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一種全冷凝鍋爐.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510463147.9

申請日:

2015.08.01

公開號:

CN104990264A

公開日:

2015.10.21

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):F24H 8/00申請公布日:20151021|||實質審查的生效IPC(主分類):F24H 8/00申請日:20150801|||公開
IPC分類號: F24H8/00 主分類號: F24H8/00
申請人: 湘潭鍋爐有限責任公司
發明人: 何軍; 宋平; 成鵬; 李劼; 羅康義; 王志平; 廖朝暉; 劉啟
地址: 411202湖南省湘潭市九華經濟區金海路2號
優先權:
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510463147.9

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.03.13|||2015.11.18|||2015.10.21

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開一種全冷凝鍋爐,鍋爐本體連冷熱分區水箱及其外循環水路,所述冷熱分區水箱分為冷水區和熱水區,所述外循環水路包括節能器、冷凝器、循環泵、給水泵,常溫軟化水進入冷水區,通過循環泵進入冷凝器,然后回到熱水區,再經給水泵進入節能器。節能器連獨立的冷熱分區水箱后,無論鍋爐在運行中是否補水,節能器中始終有軟水在常壓循環流動回收余熱并能儲存熱量;提高鍋爐給水溫度,縮短大火燃燒升壓時間,降低燃料消耗量。適合煙氣中水蒸汽含量較多的鍋爐,特別適用于燃氣鍋爐。

權利要求書

權利要求書
1.  一種全冷凝鍋爐,其特征在于,鍋爐本體連冷熱分區水箱及其外循環水路,所述冷熱分區水箱分為冷水區和熱水區,所述外循環水路包括節能器、冷凝器、循環泵、給水泵,常溫軟化水進入冷水區,通過循環泵進入冷凝器,然后回到熱水區,再經給水泵進入節能器。

2.  根據權利要求1所述的一種全冷凝鍋爐,其特征在于,所述冷熱分區水箱中設縱向隔板,一邊是冷水區,另一邊是熱水區,冷水區和熱水區的底部相通。

3.  根據權利要求1所述的一種全冷凝鍋爐,其特征在于,所述鍋爐本體為臥式二回程結構,第一回程包括波形爐膽,第二回程包括螺紋煙管。

4.  根據權利要求1所述的一種全冷凝鍋爐,其特征在于,所述節能器、冷凝器的受熱面采用翅片管。

5.  根據權利要求1或4所述的一種全冷凝鍋爐,其特征在于,所述節能器、冷凝器布置在鍋爐本體的頂部。

說明書

說明書一種全冷凝鍋爐
技術領域
本發明涉及一種鍋爐,尤其是全冷凝鍋爐。
背景技術
鍋爐中,特別是燃氣鍋爐的燃料完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始溫度,其中的水蒸氣以凝結水狀態排出時所放出的熱量稱為高位發熱量,而水蒸氣仍為蒸汽狀態時所放出的熱量稱為低位發熱量。
燃料的高位發熱量在數值上大于其低位發熱量,差值為水蒸氣的汽化潛熱,燃料種類不同燃燒后水蒸氣在煙氣所占的比例也不同。天然氣含氫元素的比例比較大,燃燒產生煙氣中的水蒸汽的含量大,天燃氣高位發熱量9450kcal/Nm3—汽化熱950kcal/Nm3(潛熱)=低位發熱量8500kcal/Nm3 ,每1Nm3天然氣燃燒后可以產生1.7Kg水蒸汽,可見里面含有可觀的汽化潛熱,約4000kJ,占天然氣高位發熱量的10%左右。在排煙較高時(傳統鍋爐排煙溫度大約在250℃左右),水蒸汽不能冷卻凝結放出熱量,隨煙氣排放而浪費,且高溫煙氣中含有大量顯熱也一起被浪費掉,形成很大的排煙損失。因此傳統燃氣鍋爐(第一代)熱效率是以低位發熱值計算所得,一般只能達到88%~92%。
根據最新的國家強制節能規范(TSGG0002-2010《鍋爐節能技術監督管理規程》的要求(控制排煙溫度≤170℃),現一般采用在鍋爐排煙口處加裝節能器,利用鍋爐補給水冷卻煙氣,排煙溫度可控制在150℃左右。稱為第二代燃氣鍋爐,但也只是吸收了一部分煙氣中的顯熱而已,水蒸汽中的潛熱未能吸收。
水蒸汽的露點在60℃左右,當煙氣溫度低于60℃時,煙氣中的水蒸汽全面冷凝,只有鍋爐排煙溫度達到這個溫度以下才稱為全冷凝鍋爐。
傳統燃氣鍋爐熱效率按燃料低位發熱量計算為90%左右。
發明內容
本發明的目的是提供一種全冷凝鍋爐。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:鍋爐本體連冷熱分區水箱及其外循環水路,所述冷熱分區水箱分為冷水區和熱水區,所述外循環水路包括節能器、冷凝器、循環泵、給水泵,常溫軟化水進入冷水區,通過循環泵進入冷凝器,然后回到熱水區,再經給水泵進入節能器,使排煙溫度得到最大限度的降低。本發明的有益效果是,設置了獨立冷熱分區水箱,節能器連獨立水箱后,無論鍋爐在運行中是否補水,節能器中始終有軟水在常壓循環流動回收余熱并能儲存熱量;消除了常規節能器存在的間斷換熱、易產生汽蝕、沸騰、承壓運行等安全隱患,解決了其間歇回收余熱、效率低等問題;軟水在冷凝器管中常壓循環流動并加熱 ,使其從常溫升高至40-90℃進入除氧器或直接給鍋爐補水、熱力除氧所耗蒸汽約占總蒸發量的10%左右,提高除氧器進水溫度后大大減少除氧自用蒸汽,提高鍋爐給水溫度,縮短大火燃燒升壓時間,降低燃料消耗量。
進一步,所述冷熱分區水箱中設縱向隔板,一邊是冷水區,另一邊是熱水區,冷水區和熱水區的底部相通。本發明的有益效果是,在滿足分區功能需要的同時,其分區結構簡單,制造容易。
進一步,所述鍋爐本體為臥式二回程結構,第一回程包括波形爐膽,第二回程包括螺紋煙管。本發明的有益效果是,采用二回程結構,煙氣阻力減少到普通三回程鍋爐的60%左右,爐膛背壓和風機電耗太為降低,更好地與燃燒機配置相匹配。更大的波形爐膽,更大燃燒空間,增加輻射受熱面,降低爐膛容積熱負荷和燃燒溫度,有利于爐內煙氣再循環的形成,有效地抑制NOx的生成,更加環保,煙氣中的有害成分溶于冷凝水,可以有效降低Nox等有害氣體排放。
進一步,所述節能器、冷凝器的受熱面采用翅片管。本發明的有益效果是,充分利用排煙的物理顯熱和水蒸汽凝結所釋放的潛熱,按燃料低位熱值為基準計算的鍋爐熱效率可達100%以上。大大降低了排煙溫度,起到提高整個鍋爐的熱效率,節約燃料的作用。
進一步,所述節能器、冷凝器布置在鍋爐本體的頂部。本發明的有益效果是,其布局合理,結構緊湊。
附圖說明
圖1是冷熱分區水箱循環系統示意圖。
圖2是本發明常溫給水實施例系統流程示意圖。
圖3是本發明105℃給水實施例系統流程示意圖。
具體實施方式
參見圖1至圖3,本發明鍋爐本體70,由汽包及其附件,各受熱面、聯箱及其聯系管道,汽水系統管道和附件,燃燒設備,煙風管道,包括平臺、扶梯的構架,爐墻組成。
所述鍋爐本體70連冷熱分區水箱及其外循環水路,冷熱分區水箱分為冷水區20和熱水區30,外循環水路包括節能器41、冷凝器42、循環泵43、給水泵44,常溫軟化水進入冷水區20,通過循環泵43進入冷凝器42,然后回到熱水區30,再經給水泵44進入節能器41,之后,再進入鍋爐本體70,使排煙溫度得到最大限度的降低。熱水區連加藥裝置50,常溫水經過水處理裝置46進行軟化,圖3中,105度給水時需增設除氧箱45.
冷熱分區水箱中設縱向隔板10,左邊是冷水區20,右邊是熱水區30,冷水區20和熱水區30的底部相通。
鍋爐本體70為臥式二回程結構,第一回程包括波形爐膽,第二回程包括螺紋煙管。
節能器41、冷凝器42的受熱面采用翅片管,布置在鍋爐本體70的頂部。
增設冷凝器這種余熱回收裝置后,排煙溫度可以降到60℃,其熱效率則會提高到98%以上。以10t/h鍋爐為例,普通鍋爐天然氣耗量為785Nm3/h(天然氣低位熱值為8500kcal/Nm3),冷凝式鍋爐天然氣耗量為703 Nm3/h,如果鍋爐每天運轉10個小時,每天節約能天然氣:820 Nm3,每天節約燃氣費:820 Nm3*2.4元/Nm3=1968元,一個月節約天然氣成本費:5.9萬元。 表一為本發明實施例與常規鍋爐燃氣鍋爐有關參數對比分析:

表中,“WNS”指鍋爐的型號代碼,“Q”指燃料為氣體燃料,“冷凝”指本發明實施例,“常規”指常規燃氣鍋爐。
燃料燃燒會產生大量的CO2、NOX和少量的SO2,這些物質排放到大氣,會引起溫室效應和酸雨的產生,對環境產生破壞作用。冷凝式鍋爐在冷凝煙氣中水蒸汽的同時,可以方便地去除煙氣中的這些有害物質,因此,采用冷凝式鍋爐對保護環境也具有重要的意義。
通過網絡平臺,對鍋爐運行參數進行遠程監控,根據用戶負荷需求變化、煙氣含氧量分析、環境溫度變化、自動調節燃氣量和風量,達到最經濟運行。
自動打印鍋爐運行的各種參數及鍋爐運行的經濟成本核算分析報表。
針對不同的管理層,授權各級權限,對鍋爐系統運行進行遠程監控。
通過煙氣含氧量分析,調節空燃比,減少過量空氣系數,降低排煙溫度;同時,合理的過量空氣系數,可減少NOx的生成。
對于供暖鍋爐,通過分析環境溫度與室內溫度的變化,自動調節燃燒器負荷大小。
本發明的全冷凝鍋爐,通過優化鍋爐本體的受熱面,大量吸收熱量降低排煙溫度(250℃左右),再運用高效翅片管節能器(高溫給水加熱器)利用鍋爐補給水冷卻煙氣降低排煙溫度(150℃左右),最后采用耐腐蝕高效翅片管冷凝換熱器(低溫給水預加熱器),利用溫度較低的鍋爐補給水再次冷卻煙氣降低排煙溫度(<65℃),煙氣中的水蒸汽冷凝成水釋放潛熱,實現煙氣中顯熱和水蒸汽凝結潛熱同時釋放,將換熱器中的低溫補給水或熱媒水被加熱進入鍋爐,達到熱能回收,提高鍋爐效率。采用燃料低位發熱量計算,效率可達100%以上;采用燃料高位發熱量計算達97%以上。
與傳統三回程燃氣鍋爐對比:
1、取消鍋爐本體第三回程的螺紋煙管,以8t/h燃氣蒸汽鍋爐為例,三回程的螺紋煙管阻力占總煙氣體阻力的40%左右,而其傳熱量(1310 KJ/Nm3)只占總傳熱量的3.8%;而二回程的螺紋煙管傳熱量(16684 KJ/Nm3)占總傳熱量的48.5%,比第三回程傳熱量大一個數量級。因此取消鍋爐本體第三回程的螺紋煙管,能有效降低煙氣阻力,從而降低燃燒器鼓風機的功率,達到節約電能的目的。
2、增加螺旋翅片管節能器,以吸收煙氣中的顯熱,提高給水溫度,降低排煙溫度。
3、增加螺旋翅片管冷凝器,以吸收煙氣中的顯熱和煙氣中水蒸汽發生相變時所釋放的汽化潛熱,提高給水溫度,進一步降低排煙溫度。
4、增加冷熱分區水箱,利用水在不同溫度下的密度差,熱水與冷水自然上下分層;利用水箱中間隔板實現左右冷熱分區。隔板下端不封閉,以實現水的自然流動。
保持始終以冷水進冷凝器,熱水區的水進節能器。提高冷凝器煙氣與介質水平均溫壓,使其從煙氣中的吸熱量增加,確保翅片式冷凝器煙溫降至水蒸汽露點之下,使水蒸汽相變成液態水,釋放汽化潛熱。
從以上對比分析可看出:冷凝鍋爐熱效率高,得益于排煙損失的降低和有效利用高溫煙氣中水蒸汽的汽化潛熱。

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一種 冷凝 鍋爐
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